切削加工机器人结构设计及加工算法研究

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1、山东理工大学硕士学位论文切削加工机器人结构设计及加工算法研究姓名：李锐军申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：王效岳2003.5.1东理1。人学坝Ij学位论jc=摘哇摘要数控机床的研究已有50多年的历史，并住各个方而取得了很多的研究成果，新聚的数控机床和加]一设备／{i断涌现，f日存在的问题。j小足依然不少。J本文通过分析机械行、【PD1721设备，针对现育各种加工没备所存在的问题和刁i足，提出了分别基于串、并联机构的新型切削加rI设备——切削加工机器人。1．在分析现有工业机器人的基础上，提出‘种新型的串联切i々EIDN』二机器人。对这种切削加工机器人进

2、行模块化设计，设计了五种基本功能模块，根据加工对象的要求可快速地组合成多种li同型式，并且对各模块主要零部件进行了设计。f在表面形成原理和坐标变换的基础上，建立了切削加工机器人的关联加]_系统数学模型，切削加7：tJL器人关联矩阵加工理论。根据关联矩阵加工理论，给出了平面、圆柱面和二维B样条曲面的加T算法。模拟仿真了切削加工结果，验证了切削加工机器人的可靠性和关联矩阵虮L理论的一确性。』2．对并联机床及并联机床机构进行了详尽的基础性研究并设计了一种并联机床。分析了并联机床的产牛、阐明了作者对并联机床这一学术名词的不同看法，对并联机床产生以来的大事做TTII总，分

3、析了并联机床国内外开发应用、理论研究现状，得}i5了，{：联机床在结构和DHT．上的特点。给出了常见的)Llqu并联机床机构，并研究了Stewart机构的应用状况。在分析并联lJl3ji<的典型结构和并联机床结构发展趋势的基础上，讨论了)r发低自由度机床的必要性。提出了一种并联形式的四杆驱动机构，进行了简单的运动分析，并设计应用这种驱动机构的串并联混合机构机床模型。关键词：机床j工业机器人，并联机床，模块设计，关联矩阵加工理论奉文的研究工作得到了山东理]：大学科研基会项目“切削加工机器人结构设计及加f‘算法研究”的资助。当垒垩：!查兰堡耋兰竺鎏兰竺：：坠!!Th

4、ehistoryofresearchanddevelopmentaboutthenurnedcalcontrol(NC)machinetoolhasbeenforover50years．AlthoughmanyachievementshavebeenmadeandnewtypesofNCmachinetoolaSwellasequipmentaredevelopedincreasingly,alotofproblemsstillremainunsolved．Theproblemsunsolvedalepoimoutbyanalysesthesituationof

5、themachiningequipmentusinginmechanicalindustry．Inthedissertation,twonewtypesofcuttingrobotbasedonserialsmechanismandparallelmechanismrespectivelyalestudiedsystematically．nlemainresearchinthisdissertationiSasbelow：1．OnthebaseofanalyzingthereaSOnSofconventionalarticulaterobotspoorstiff

6、nessandlowkineticaccuracy,theauthorsuccessfullydesignsanewserialscuringrobotthatusedblockingmethodanddevelopedfivetypesoffundamentalfunctionalmodules．Withmodulestructure，differentkindsofcuttingrobotcallbeaSsembledrapidlyaccord堍totheobjectstobemachined．Accordingtothecoordinatealternat

7、iontheory,therelatingmatrixmachiningtheoryforthecuttingrobotisdescribed．1kmachiningalgorithmsforsomesurfacesalestudied．2．Theparallelmachinetoolandthemechanismofparallelmachinet001alestudiedreasonedly．Thedevelopmentofparallelmachinetoolandtheideaofits／lamearediscussed．nlethingsduringd

8、evelopingoft